一种硅酸盐发光材料及其制备方法

专利名称：一种硅酸盐发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及无机材料及其制备技术领域，特别是一种硅酸盐发光材料及 其制备方法。
技术背景光致发光是在光(包括紫外光可见光红外光等)的照射或激发下而使物体发光的物理现象。PDP (等离子体显示器)发光材料是一种重要的光致发光 材料，如ZnS: Cu、 Co， CaS: Bi及CaSrS和铝酸盐体系，但是硫化物发光 材料因其发光亮度低，化学性质不稳定等缺点而阻碍了应用的推广，而由于 铝酸盐发光材料耐水性差，对原料纯度要求高等缺点，90年代后期，人们将 工作的重心转向了硅酸盐体系，主要着眼于硅酸盐基质具有良好的化学稳定 性和热稳定性，而高纯的氧化硅原料廉价易得。经过人们不懈的努力，终于 成功研制出数种具有很好耐水性和紫外稳定性，亮度高，发光颜色多样的发 光材料。目前报道的主要有偏硅酸盐和焦硅酸盐两大体系有MgGe03: Mn2+、 CdSi03: Re、 CaMgSi206: Eu2+、 R2MSi207 (M为Mg或Zn， R为Ca或Sr )、 R3MSi208 : Eu2+ (M为Mg或Zn， R为Ca、 Sr或Ba)等材料，其发射光谱是由E,的4f —5d宽带跃迁产生的。 发明内容本发明的目的在于提供一种新型的硅酸盐发光材料及制备方法，该材料 发光效率高，制备方法操作简单，反应周期短。 实现本发明目的的具体技术方案是一种硅酸盐发光材料，其该发光材料是以下列物质 (MgC03)4Mg(0H)2 5H20、 MgO、 MgC03或Mg(N03)2; Si02或纳米SiO" Eu(N03)3、 EuCl3或Eu 203; Dy(N03)3、 DyCl^Dy 203; (NH4)2C03 g^NH4HC03;仏803为原料，
混合后经研磨、干燥、煅烧而得，并以式M0ra SiOn: Eu2+X， Dy3+y来表示，其中x为0. 005 0. 03， y为0 0. 05， M表示Mg。制备上述发光材料的方法是取(MgC03) 4Mg(0H)2 5H20、 Mg0、 MgC03 或Mg(N03)2，Si02或纳米Sia按质量1 : l混合，加入占上述镁盐物质量0.5 3. 0%的Eu(N03)3或EuCl3或Eu 203、占上述镁盐物质量0 5. 0°/。的Dy (N0》3或 DyCl3或Dy203、占上述镁盐物质量5 20%的}^03进行混合，再加入无水乙 醇或石油醚作为溶剂，其加入量为将混合物分散均匀为宜，进行混合研磨，并 加入占上述镁盐物质量5 20°/。的(NH4)2C03或NH4HC03来控制酸碱度，研磨过 程中以30 8(TC加热，促进溶剂的挥发，边加热边研磨至粉末状；将混合物放 入烘箱中于40 100 。C下干燥10 24小时，再在高温炉中、以活性碳或N2-H2 还原气氛还原，于1000-130(TC恒温煅烧4 6小时，得M" SiOn: Eu2+ x， Dy3+ y 发光材料。本发明的材料发光效率高，制备方法操作简单，反应周期短。


图1为皿§3103^112+ (石油醚，10%硼酸)的X-粉末衍射(XRD)图 图2为183:103^112+ (石油醚，10%硼酸)的激发光谱图 图3为￥§3103^112+ (石油醚，10%硼酸)的发射光谱图 图4为MgSi03:Eu2、 Dy3+ (无水乙醇，12%硼酸)的X-粉末衍射XRD图 图5为MgSi03:Eu2+， Dy3+ (无水乙醇，12%硼酸)的激发光谱图 图6为MgSi03:Eu2+， Dy3+ (无水乙醇，12%硼酸)的发射光谱图 图7为MgSi03:Eu2+, Dy3+ (石油醚，10%硼酸)的激发光射图 图8为MgSi03:Eu2+， Dy3+ (石油醚，10%硼酸)的发射光射图 图9为MgSi(V.Eu2+, Dy3+ (无水乙醇，10%硼酸)的激发光射图 图10为MgSiO"Eu2+， Dy3+ (无水乙醇，10%硼酸)的发射光射图具体实施方式
实施例1取(MgC03)4Mg(0H)2'5H20 4.8590g、 Si02 3 . 00 57g、0. 095mol/l的Eu(NO。3 2. 65ml、 (NH4)2C03 1.182 5g、 H3B03 0. 3 1 03g混合，加入30ml石油醚于蒸发皿 中混合均匀，以3(TC加热，边加热边研磨至粉末状，放入6(TC的烘箱中干燥 12个小时；然后在125(TC的高温炉中，用活性炭还原气氛进行还原，恒温煅 烧6h，得MgSi(V.Ei^ (石油醚，10%硼酸)发光材料。参阅图1，本实施例所得发光材料(MgSi(V.E,)的结构图，与图1下方 卡片图一致，没有其它杂相的干扰，物相很纯正，为MgSi03斜方晶相。该发 光材料本身呈白色，从图2、图3中看出，可以被254 450nm波长范围的可 见光很好地激发，在320mn紫外光激发下，发光颜色呈现明亮的蓝色，亮度 高，观"发射光谱与激发光谱，激发主峰波长位于320nm左右，发射主峰波 长位于440nm左右。实施例2MgC03)4Mg(0H)2别20 4. 8597g、 Si02 3. 0050g、0. 095mol/l的Eu(N03)3 2. 65ml 、 0. 095mol/l的Dy (N03)3 7. 90ml 、 (NH4)2C03 1. 0980g、 H3B03 0 . 3 1 02g 混合，加入20mL无水乙醇于蒸发皿中混合均匀，以60。C加热，边加热边研 磨至粉末状态，放入6(TC的烘箱中干燥12个小时；然后在115(TC的高温炉 中，用活性炭还原气氛进行还原，恒温煅烧6h，得MgSi03:Eu2+， Dy3+ (无水 乙醇，12%硼酸)发光材料。参阅图4，本实施例所得发光材料(MgSi03:Eu2+， Dy3+)的结构图，与图 4下方卡片图一致，没有其它杂相的干扰，物相很纯正，为MgSi03斜方晶相。 该发光材料本身呈白色，从图5、图6中看出，可以被254 450nm波长范围 的可见光很好地激发，在320nm紫外光激发下，发光颜色呈现明亮的蓝色，
亮度高，领'j:发射光谱与激发光谱，激发主峰波长位于320nm左右，发射主 峰波长位于440nm左右，在580nm左右有一个弱发射峰。 实施例3取(MgC03)4Mg(0H)2 5H20 4. 8592g、Si02 3. 0054g、 0. 095mol/l的 Eu(N03)3 2. 65ml、 Dy (N03)3 7. 90ml、 (NH4)2C03 1. 1860g、 H3B03 0. 3100g混合。 本实施例所采用的方法与实施例1相同。本实施例所得发光材料(MgSi03:Eu2+， Dy3+)结构与实施例1 一致，没有 其它杂相的干扰，物相很纯正，为MgSi03斜方晶相。该发光材料本身呈白色， 从图7、图8中看到，可以被254 450mn波长范围的可见光很好地激发，在 320rnn紫外光激发下，发光颜色呈现明亮的蓝色，亮度高，观"发射光谱与 激发光谱，激发主峰波长位于320nm左右，发射主峰波长位于440nm左右， 在580nm左右有一个弱发射峰。实施例4取(MgC03) 4Mg (OH) 2 '5H20 4. 8592g、 Si02 3 . 00 52g、 0. 095mol/l的Eu (N03) 3 2. 65ml、 Dy(N03)3 7.90ml， (NH4)2C03 1. 1284g、 H3B03 0 . 3 1 06g混合，加入 20ml无水乙醇于蒸发皿中混合均匀，以S(TC加热，边加热边研磨至粉末状态， 放入4(TC的烘箱中干燥24个小时；然后在1250'C的高温炉中，用活性炭还 原气氛进行还原，恒温煅烧6h，得MgSi03:Eu2、 Dy3+ (无水乙醇，10%硼酸) 发光材料。本实施例所得发光材料(MgSi03:Eu2+， Dy3+)结构与实施例2—致，没有 其它杂相的干扰，物相很纯正，为MgSi03斜方晶相。该发光材料本身呈白色， 从图9、图10中看出，可以被254 450nm波长范围的可见光很好地激发， 在320nm紫外光激发下，发光颜色呈现明亮的蓝色，亮度高，领ij:发射光谱 与激发光谱，激发主峰波长位于320nm左右，发射主峰波长位于440nm左右，
在580nm左右有一个弱发射峰。 实施例5取(MgC03)4Mg(0H)2 5H20 2 . 42 98g、 纳米SiOm 1. 5068g、 Eu203 0. 0439g、 Dy203 0. 1399g， (NH4)2C03 0. 5522g、 H3B03 0. 3004g;加入20ml无水乙醇于蒸 发皿中混合均匀，以6(TC加热，边加热边研磨至粉末状态，放入7(TC的烘箱 中干燥16小时；然后在130(TC的高温炉中，用活性炭还原气氛进行还原， 煅烧4h，得MgSi03:Eu2、 Dy"发光材料。实施例6取(MgC03)4Mg(0H)2 5H20 2 . 42 96g、 Si02 1. 5068g、 Eu203 0 . 04 38g、 Dy203 0. 2796 g NH4HC03 1. 5 5 22g、 H3B03 0 . 07 7 7g混合，加入20ml无水乙醇于蒸发 皿中混合均匀，以7(TC加热，边加热边研磨至粉末状态，放入10(TC的烘箱 中干燥10小时；然后在IOO(TC的高温炉中，用N2—H2还原气氛进行还原， 恒温煅烧6h，得MgSi03:Eu2+， Dy3+发光材料。实施例7取MgC032. 1067g、 Si02 1. 50 62g、 Eu2030 . 04 40g、 Dy2030. 1399g， (NH4)2C03 0. 5522g、 H3B03 0. 1810g混合，加入20ml无水乙醇于蒸发皿中混合均匀，以 80'C加热，边加热边研磨至粉末状态，放入8(TC的烘箱中干燥18小时；然 后在125(TC的高温炉中，用N2—H2还原气氛进行还原，恒温煅烧5h，得 MgSi03:Eu2+， Dy3+发光材料。实施例8取Mg0 1. 0029g、 纳米SiOm 1. 5062g、 Eu203 0 . 04 40g、 Dy203 0. 1399g， NH4HC03 1. 5 5 22g、 H3B030. 18 1 6g混合，加入20ml石油醚于蒸发皿中混合均匀， 以7(TC加热，边加热边研磨至粉末状态，放入60"C的烘箱中干燥12小时； 然后在125(TC的高温炉中，用N2—H2还原气氛进行还原，恒温煅烧5h，得MgSi03:Eu2+， Dy3+发光材料。 实施例9取Mg(N0》2 3. 7108g、纳米Si" 1. 5064g、 Eu2O30. 0439g、 Dy2030. 1396 g、 (NH4)2C03 0 . 5 5 22g、 H3B03 0. 18 1 2g混合，加入30ml石油醚于蒸发皿中混合均 匀，以6(TC加热，边加热边研磨至粉末状态，放入6(TC的烘箱中干燥16小 时；然后在125(TC的高温炉中，用N2—H2还原气氛进行还原，恒温煅烧6h， 得MgSi03:Eu2+， Dy3+发光材料。实施例10取(MgC03)4Mg(0H)2 5H20 2. 4298g、纳米SiOm 1. 5068g、 0. 098mol/l的 EuCl3 7, 25ml 、 0. 096mol/l的DyCl3 7, 90ml 、 (NH4)2C03 0. 5522g、 H3B030. 07 7 5g 混合，加入20ml石油醚于蒸发皿中混合均匀，以4(TC加热，边加热边研磨 至粉末状态，放入7(TC的烘箱中干燥16小时；然后在125(TC的高温炉中， 用N2—H2还原气氛进行还原，恒温煅烧6h，得MgSi03:Eu2+， Dy3+发光材料。实施例5 10所得发光材料(MgSi03:Eu2+， Dy3+)结构与实施例2—致， 没有其它杂相的干扰，物相很纯正，为MgSi03斜方晶相。该发光材料本身呈 白色，可以被254 450nm波长范围的可见光很好地激发，在320nm紫外光激 发下，发光颜色呈现明亮的蓝色，亮度高，观"发射光谱与激发光谱，激发 主峰波长位于320nm左右，发射主峰波长位于440nm左右，在580nm左右有一个弱发射峰。
权利要求
1、一种硅酸盐发光材料，其特征在于该发光材料是以下列物质(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O、MgO、MgCO3或Mg(NO3)2；SiO2或纳米SiOm；Eu(NO3)3、EuCl3或Eu2O3；Dy(NO3)3、DyCl3或Dy2O3；(NH4)2CO3或NH4HCO3；H3BO3为原料，混合后经研磨、干燥、煅烧而得，并以式MOm·SiOn:Eu2+x，Dy3+y来表示，其中x为0.005～0.03，y为0～0.05，M表示Mg。
2、 一种权利要求1所述发光材料的制备方法，其特征在于取(MgC03) 4Mg(0H)2 5H20、 MgO、 MgC03或Mg(N03)2， Si02或纳米Sia按质量1 : 1混合， 加入占上述镁盐物质量0. 5 3. 0%的Eu(N03)3或EuCl3或Eu203、占上述镁盐物 质量0 5. 0%的Dy (N03)3或DyCl3或Dy203、占上述镁盐物质量1 20%的H3B03 进行混合，再加入无水乙醇或石油醚，其加入量为将上述混合物分散均匀为 宜，进行混合研磨，并加入占上述镁盐物质量5 20%的(朋4)20)3或朋03， 研磨过程中以30 80。C加热；研磨至干后，将混合物放入烘箱中于40 100 。C 下干燥10 24小时，再在高温炉中、以活性碳或N厂H2还原气氛还原，于 1000-1300。C恒温煅烧4 6小时，得Ma'S瓜:Eu2+x， Dy3+y发光材料。
全文摘要
本发明公开了一种硅酸盐发光材料及其制备方法，其发光材料是以下列物质(MgCO₃)₄Mg(OH)₂·5H₂O、MgO、MgCO₃或Mg(NO₃)₂；SiO₂或纳米SiO_m；Eu(NO₃)₃、EuCl₃或Eu₂O₃；Dy(NO₃)₃、DyCl₃或Dy₂O₃；(NH₄)₂CO₃或NH₄HCO₃；H₃BO₃为原料，混合后经研磨、干燥、煅烧而得；其方法是将上述原料混合，再加入无水乙醇或石油醚，进行混合研磨，研磨需加热，边加热边研磨至粉末状；再放入烘箱中干燥后在高温炉中、以活性碳或N₂-H₂还原气氛还原，恒温煅烧4～6小时。本发明的材料发光效率高，制备方法操作简单，反应周期短。
文档编号C09K11/77GK101113331SQ200710043830
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月16日 优先权日2007年7月16日
发明者曹丽梅, 强 李 申请人:华东师范大学